địa từ và thăm dò từ chuong 5 potx

1 Chương 5. Từ tính của đất đá Tôn Tích Ái Địa từ và thăm dò từ. NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006. Từ khoá: Địa từ và thăm dò từ, Trường từ, Từ tính, Nghịch từ, Thuận từ, Khoáng từ Sắt từ, Độ từ hóa, Từ trường. Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục Chương 5 Từ tính của đất đá 3 5.1 Những kiến thức cơ bản về sự từ hoá 3 5.1.1 Khái niệm chung 3 5.1.2 Mômen từ và mômen động lượng của nguyên tử 3 5.2 Nguyên tử trong từ trường ngoài 6 5.3 Chất nghịch từ, thuận từ trong từ trường 9 5.3.1 Chất nghịch từ 9 5.3.2 Chất thuận từ 10 5.4 Vectơ cảm ứng từ và vectơ từ trường trong vật thể từ 12 5.5 Chất sắt từ 14 5.6 Phản sắt từ và ferit từ 19 5.6.1 Phản sắt từ 19 5.6.2 Ferit từ 20 5.7 Khái niệm về từ tính của đất đá 20 5.8 Các dạng từ hoá 21 1 2 5.9 Các khoáng từ. Tính chất của các khoáng từ 22 5.9.1 Điều kiện xuất hiện và tồn tại của các khoáng từ 22 5.9.2 Các tính chất từ 23 5.9.3 Xêri Titanômanhêtit 24 5.9.4 Xêri Hêmatit- Ilmênit (Hêmôilmênit) 26 5.9.5 Các hydrôxyt sắt 27 5.9.6 Pirôtin FeS 1+x 27 5.10 Các nguyên nhân của sự từ hoá ngược của các đá 28 5.11 Sự phụ thuộc của độ từ hoá vào hình dạng của vật 28 5.12 Sự phụ thuộc của cường độ dị thường từ vào các tính chất từ của đá 30 5.13 Cấu trúc lại lịch sử phát triển của trường địa từ 31 5.13.1 Khảo cổ từ 31 5.13.2 Các phương pháp nghiên cứu cổ từ 32 5.14 Đơn vị của các đại lượng từ được dùng trong địa từ 38 3 Chương 5 Từ tính của đất đá 5.1 Những kiến thức cơ bản về sự từ hoá 5.1.1 Khái niệm chung Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi đưa một thỏi sắt lại gần cực của một thanh nam châm, thỏi sắt sẽ bị nam châm hút. Điều đó chứng tỏ rằng thỏi sắt đã bị từ hoá. Bằng nhiều thí nghiệm khác nhau ta có thể đi đến kết luận: Mọi chất đặt trong từ trường sẽ bị từ hoá. Khi đó chúng trở nên có từ tính và sinh ra một từ trường phụ hay từ trường riêng B G ’ khiến từ trường tổng hợp B G trong chất bị từ hoá trở thành: 'BBB 0 G G G += trong đó 0 B G là vectơ cảm ứng từ trường ban đầu bên ngoài vật. Các đất đá và khoáng vật từ lúc hình thành đã nằm trong trường từ của Quả Đất. Sự từ hoá của các đất đá trong trường từ của quả đất được quyết định bởi các tính chất từ của các khoáng vật tạo nên chúng. Tuỳ theo tính chất và mức độ từ hoá của các vật liệu từ nói chung và các khoáng vật, đất đá nói riêng người ta phân ra ba loại vật liệu theo tính chất từ như sau: Nghịch từ. Những chất này bị từ hoá sẽ sinh ra một trường từ phụ B G ’ hướng ngược chiều với từ trường ban đầu G B 0 . Do đó trường từ tổng hợp B G trong các vật liệu nghịch từ bé hơn trường từ ban đầu bên ngoài G B 0 . Thuận từ. Đối với các chất này trường phụ B G ’ do chúng sinh ra hướng cùng chiều với từ trường ban đầu B G 0 . Do đó từ trường tổng hợp B G trong thuận từ lớn hơn từ trường ban đầu B G 0 Sắt từ. Từ trường phụ B G ’ do sắt từ bị từ hóa sinh ra cũng hướng cùng chiều với từ trường ban đầu B G 0 . Tuy nhiên do mức độ từ hóa yếu, từ trường phụ B G ’ của các vật liệu nghịch từ và thuận từ rất nhỏ so với từ trường ban đầu B G 0 , còn đối với chất sắt từ, từ trường phụ G ’ có thể lớn hơn từ trường ban đầu B B G 0 hàng chục nghìn lần. 5.1.2 Mômen từ và mômen động lượng của nguyên tử Vì các đất đá khoáng vật luôn nằm trong từ trường ngoài- từ trường của quả đất, nên trước tiên để hiểu về bản chất của việc từ hoá ta hãy khảo sát trạng thái của các nguyên tử nằm trong từ trường ngoài. 3 4 Tất cả các chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, phân tử. Mỗi một nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện dương. Xung quanh hạt nhân có các điện tử chuyển động. Theo vật lý cổ điển, các điện tử này chuyển động trên các quỹ đạo khép kín rất nhỏ gọi là các dòng điện nguyên tố. Những dòng điện nguyên tố này cũng sinh ra từ trường và bị từ trường ngoài tác dụng. Nói một cách khác, các nguyên tử có từ tính. Nghiên cứu từ tính của nguyên tử và tác dụng của từ trường lên các nguyên tử, phân tử của các chất cho phép ta giải thích tính chất từ của các chất đó. Ta hãy xét một nguyên tử cô lập không chịu tác dụng của từ trường ngoài. Theo cơ học cổ điển, điện tử chuyển động trong nguyên tử theo quỹ đạo tròn hoặc ellip và tạo nên dòng điện (dòng điện vi mô). Chính dòng điện kín này tạo ra từ trường. Hình 5.1 Các mômen từ của nguyên tử Để đơn giản, ta coi điện tử chuyển động trong nguyên tử trên một quỹ đạo tròn bán kính r, có tâm trùng với hạt nhân nguyên tử (Hình 5.1). Khi chuyển động trên quỹ đạo, điện tử có mômen từ quỹ đạo bằng: SiniSp m G G G == (5.1) trong đó i là cường độ dòng điện, S – diện tích bao quanh bởi dòng điện, n G là vectơ đơn vị pháp tuyến với mặt phẳng quỹ đạo. Vì điện tử mang điện âm nên dòng điện có chiều ngược lại với chiều chuyển động trên quỹ đạo của điện tử. Nếu gọi ν là số vòng quay của điện tử trong một giây thì: ν= ei trong đó r 2 v π =ν , v là vận tốc dài của điện tử, r là bán kính quỹ đạo của điện tử) Khi đó ta có: 2 vre r r 2 ve p 2 m =π π = (5.2) Mặt khác vì điện tử quay xung quanh hạt nhân nên còn có một mômen động lượng: [ ] vrml G G G ∧= 5 Vectơ hướng vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo, có chiều sao cho l G l,v,r G G G theo thứ tự đó hợp thành tam diện thuận và có độ lớn: l = m r v (5.3) Hai vectơ và m p G l G có cùng phương nhưng ngược chiều với nhau (Hình 5.1). Với các quỹ đạo khác nhau và v G r G khác nhau do đó m p G và l G cũng khác nhau song tỷ số giữa mômen từ quỹ đạo và mômen động lượng quỹ đạo vẫn không thay đổi và bằng: constg m2 e l p m =−=−= G G (5.4) g được gọi là hệ số từ cơ. Công thức (5.4) tính cho quỹ đạo tròn, nhưng nó còn đúng cho cả quỹ đạo ellip. Bên cạnh chuyển động trên quỹ đạo, điện tử còn chuyển động xung quanh trục riêng (Hình 5.1), do đó còn có một véc tơ mômen động lượng riêng s l G (gọi tắt là spin) và một mômen từ riêng cùng phương và ngược chiều với ms p G s l G . Tính toán theo cơ học lượng tử và các thực nghiệm chứng tỏ rằng giữa và ms p G s l G có hệ thức: g2 m e l P s ms −=−= G G (5.5) Từ (5.4) và (5.5) ta thấy tỷ số giữa mômen từ và mômen động lượng trong chuyển động riêng lớn gấp đôi tỷ số ấy trong chuyển động quỹ đạo. Khi xét từ tính ở mức độ điện tử và nguyên tử, ta thấy rằng sẽ thuận tiện nếu dùng một đơn vị không phải trong hệ SI để đo mômen từ. Đơn vị đó được gọi là Manhêtôn Bo (ký hiệu là μ B ) và được định nghĩa qua ba hằng số của tự nhiên như sau: B T/J10.27,9 m 2 eh 24 b − = π =μ (5.6) trong đó h = 6,625.10 -34 J.s và được gọi là hằng số Planck, hằng số trung tâm của vật lý lượng tử. Theo cơ học lượng tử, điện tử trong nguyên tử chỉ có thể chuyển động trên những quỹ đạo dừng xác định, mômen động lượng l G của điện tử bị lượng tử hoá, giá trị nhỏ nhất bằng h/2π và các giá trị khác là bội số nguyên của giá trị nhỏ nhất đó. Thay giá trị nhỏ nhất đó vào trong biểu thức (5.4) và chỉ xét đến độ lớn, ta có: m 2 eh 2 h m 2 e p m π = π = (5.7) Ta thấy đại lượng này (xem biểu thức (5.6)) chính là Manhêtôn Bo μ B . Về mặt vật lý ta có: 5 6 Manhêtôn Bo bằng mômen từ quỹ đạo của điện tử chuyển động trên quỹ đạo tròn với giá trị mômen động lượng quỹ đạo cho phép bé nhất (khác không). Mômen từ của các điện tử trong nguyên tử bằng tổng các mômen từ quỹ đạo và các mômen từ spin m p G ms p G của chúng: () ∑ = += Z 1i msimim ppP G G G (5.8) với Z là số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn hay là số điện tử trong nguyên tử. Tương tự, mômen động lượng tổng cộng của các điện tử trong nguyên tử bằng: ∑ = += Z 1i sii )ll(L G G G (5.9) Mômen từ nguyên tử bao gồm mômen từ của các điện tử và hạt nhân. Mômen từ của hạt nhân (gồm các protôn và nơtrôn) theo biểu thức (5.4) khoảng hai nghìn lần nhỏ hơn mômen từ của điện tử (do khối lượng của prôtôn khoảng hai nghìn lần lớn hơn khối lượng của điện tử). Vì vậy có thể bỏ qua mômen từ hạt nhân bên cạnh mômen từ của điện tử. Tóm lại, ta có thể xem m P G và L G là các vectơ mômen từ và mômen động lượng của nguyên tử. Theo cơ học lượng tử các vectơ m P G và L G của nguyên tử cô lập luôn luôn cùng phương song ngược chiều với nhau và liên hệ với nhau qua biểu thức sau: γ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= . m2 e L P m G G (5.10) trong đó γ là một hằng số được gọi là thừa số Lande, 1≤ γ ≤ 2. Từ (5.10) ta suy ra rằng khi mômen động lượng của nguyên tử biến thiên một lượng LΔ thì mômen từ cũng biến thiên một lượng tương ứng L m2 e P GG Δγ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=Δ (5.11) Người ta cũng đã chứng minh được rằng mômen từ quỹ đạo của tất cả các điện tử trong nguyên tử hay ion bằng không nếu lớp vỏ nguyên tử được lấp đầy các điện tử. Các lớp vỏ này chứa các điện tử từng đôi một có mômen bằng nhau về độ lớn nhưng ngược nhau về chiều. 5.2 Nguyên tử trong từ trường ngoài Trước hết ta xét trường hợp nguyên tử có một điện tử. Giả sử nguyên tử được đặt trong từ trường ngoài 0 B G (trong phạm vi nguyên tử có thể xem là đều), hợp với quỹ đạo của nguyên tử một góc α (Hình 5.2) Vì điện tử chuyển động trên quỹ đạo tương đương với dòng điện có mômen từ nên nó bị từ trường ngoài m p G 0 B G tác dụng. Mômen lực tác dụng τ G được xác định bằng biểu thức: 7 0m BP G G G ∧=τ (5.12) τ G có phương vuông góc với mặt phẳng hợp với m p G (hoặc l G ) và hướng 0 B G (Hình 5.2), có chiều sao cho , m p G 0 B G và hợp thành một tam diện thuận và có độ lớn bằng: τ G τ = p m BB 0 sinα Điện tử chuyển động trên quỹ đạo giống như một con quay chuyển động quanh trục đối xứng trùng với phương của mômen quỹ đạo l G , do đó, dưới tác dụng của mômen lực , điện tử sẽ chịu thêm một chuyển động tuế sai xung quanh phương của từ trường ngoài τ G 0 B G . Nghĩa là các vectơ m p G và không quay về trùng với phương l G 0 B G mà lại vẽ các mặt nón tròn xoay có trục trùng với phương của 0 B G vẽ qua tâm quỹ đạo (góc giữa m p G và 0 B G luôn không thay đổi). Thực vậy theo định lý về mômen động lượng, độ biến thiên của mômen động lượng quỹ đạo trong khoảng thời gian dt bằng : dtdl τ= G (5.13) ω L o B z P m α O μ v l r' e l' M M' dl d θ L ω a) b) e r' m P Δ i Δ S' O' Hình 5.2 Nguyên tử trong từ trường ngoài 7 8 Khi đó mômen động lượng mới là dll'l += G G . Theo (5.13), dl luôn song song và cùng chiều với do đó, trong thời gian dt, τ G , l G chuyển đến 'l G theo hướng của dl (vuông góc với mặt phẳng chứa G và l 0 B G ), nghĩa là thực hiện chuyển động tuế sai. Ta có thể tìm vận tốc ω L của chuyển động tuế sai của điện tử. Từ hình 5.2 ta thấy rằng trong thời gian dt, chuyển động tuế sai đã làm cho mặt phẳng chứa quay được một góc dθ = MO’M = MM’/O’M= l G . sinl ld α G Với (5.12) và (5.13) ta có: l BP dt d rasuy l dtBP d 0m L 0m = θ =ω=θ Thay hệ số từ cơ (5.4) vào biểu thức trên, ta thu được vận tốc góc của chuyển động tuế sai: m2 eB 0 L =ω (5.14) ω L được gọi là vận tốc góc Larmor. Ta thấy rằng vận tốc góc Larmor không phụ thuộc vào góc α, cũng không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo và vận tốc của điện tử trên quỹ đạo. Do đó công thức (5.14) đúng cho mọi điện tử trong nguyên tử. Tóm lại, khi nguyên tử đặt trong từ trường ngoài thì mỗi nguyên tử sẽ tham gia một chuyển động phụ - chuyển động tuế sai - xung quanh trục Oz (Hình 5.2) đi qua tâm quỹ đạo và song song với phương từ trường ngoài với vận tốc góc bằng vận tốc góc Larmor. Sự tuế sai làm thay đổi dòng điện quỹ đạo, tức là làm xuất hiện một dòng điện phụ: π ω =ν=Δ 2 eei L L trong đó là tần số quay của chuyển động phụ của điện tử. L ν Theo (5.14), từ biểu thức trên ta có: m 4 Be i 0 2 π =Δ có chiều ngược với dòng i. Khi đó, bên cạnh mômen từ sẽ xuất hiện một mômen từ quỹ đạo cảm ứng của điện tử: m p G 0 2 m B m 4 Se S.ip G G π =Δ=Δ ⊥ với S ⊥ = Scosα là diện tích hình chiếu của quỹ đạo điện tử lên trên mặt phẳng vuông góc với hướng 0 B G . Vì ngược chiều với m p G Δ 0 B G nên: 9 0 2 m B m4 Se p G G π −=Δ ⊥ (5.15) Nếu trong nguyên tử có Z điện tử và tương tác giữa chúng có thể bỏ qua thì mômen quỹ đạo cảm ứng toàn phần m PΔ của nguyên tử bằng tổng vectơ các đại lượng Δp m của mỗi điện tử, tức là ∑∑ == ⊥ π −=Δ=Δ Z 1i Z 1i i0 2 mim SB m4 e pP G G G Nếu gọi ⊥ S là độ lớn trung bình của diện tích hình chiếu của quỹ đạo điện tử trong nguyên tử lên mặt phẳng vuông góc với hướng trường: Z S S Z 1i i ∑ = ⊥ ⊥ = thì lúc đó ta có: 0 2 m B m4 SZe P GG π −=Δ ⊥ (5.16) 5.3 Chất nghịch từ, thuận từ trong từ trường 5.3.1 Chất nghịch từ Hiện tượng xuất hiện một mômen từ cảm ứng ngược chiều với từ trường ngoài khi đặt nguyên tử trong từ trường được gọi là hiện tượng nghịch từ. Như vậy, hiện tượng nghịch từ xảy ra trong bất kỳ chất nào đặt trong từ trường. Tuy nhiên tính nghịch từ sẽ thể hiện rõ chủ yếu ở những chất mà khi chưa đặt trong từ trường ngoài mômen từ của nguyên tử hoặc phân tử bằng không nghĩa là tổng vectơ của mômen từ của tất cả các nguyên tử hay phân tử bằng không. Sự từ hoá xuất hiện là do các chuyển động tuế sai của các quỹ đạo điện tử trong từ trường gây nên. Các khí trơ, đa số các hợp chất hữu cơ, nhiều kim loại (như Bi, Zn, Au, Ag, Cu), nhựa, nước, thuỷ tinh, các khoáng vật như thạch anh, clorit, apatit, fenspat, plagiolazơ, êpiđôt, thạch anh thuộc nhóm nghịch từ này. Để đặc trưng cho mức độ từ hoá của các vật thể bị nhiễm từ, người ta đưa vào một đại lượng vật lý G , được gọi là độ từ hoá (hay vectơ từ hoá) J J G là mômen từ của một đơn vị thể tích của vật thể bị từ hoá: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ τ = ∑ = →τ n 1i mi0 P 1 limJ G G (5.17) trong đó n là số nguyên tử (hay phân tử) trong thể tích τ, mi P G là vectơ mômen từ của nguyên tử hay phân tử thứ i. Vectơ từ hoá là một đại lượng cơ bản đặc trưng cho trạng thái từ của vật chất. Biết tại mỗi một điểm của vật thể bị từ hoá ta có thể xác định được từ trường do vật thể đó tạo ra. J G Với từ trường ngoài thấp, tỷ lệ với trường ngoài J G 0 B G , lúc đó ta có thể viết: 9 10 0 0 m BJ GG μ χ = (5.18) χ m được gọi là hệ số từ hoá (hay độ từ cảm) của vật chất, phụ thuộc vào bản chất của vật liệu từ. Khi đặt chất nghịch từ đồng nhất vào trong từ trường đồng nhất, mômen từ quỹ đạo cảm ứng m P G Δ của tất cả các nguyên tử là đồng nhất và hướng về phía ngược với từ trường ngoài 0 B G . Do đó: 0 2 0 m0 m B m4 SZen Pn Pn J G G G G π −=Δ= τ Δ = ⊥ (5.19) trong đó n 0 là số nguyên tử trong một đơn vị thể tích của chất nghịch từ. Như vậy . m4 SZen 0 2 0 m μ π −=χ ⊥ (5.20) Từ (5.20) ta thấy rằng chất nghịch từ có χ m <0. 5.3.2 Chất thuận từ Nếu mômen từ tổng cộng của các điện tử trong nguyên tử, phân tử hay ion khác không khi chưa đặt trong từ trường thì chúng có mômen từ m P G nào đó, nhưng khi chưa đặt chất thuận từ vào trong từ trường ngoài, tổng các mômen từ này bằng không vì đặc tính phân bố ngẫu nhiên hỗn loạn của các mômen từ của các nguyên tử riêng biệt. Nếu ta đặt mẫu gồm N nguyên tử như vậy vào từ trường thì các mômen từ nguyên tử sẽ định hướng theo từ trường. Chất có tính như vậy gọi là chất thuận từ. Mômen từ hoặc do các spin không bù trừ của các điện tử trong nguyên tử hoặc do chuyển động quỹ đạo của điện tử xung quanh hạt nhân hoặc do đồng thời cả hai nguyên nhân này gây nên. Ví dụ về các chất thuận từ là các kim loại kiềm (Na, K, ), ôxit nitơ dưới dạng khí (NO), ôxy, không khí, Platin (Pt), Al, và một số kim loại khác. Hình 5.3 Chất thuận từ trong từ trường ngoài B0= JG G Hình 5.4 Chất thuận từ trong từ trường ngoài 0B ≠ Khi chưa đặt chất thuận từ vào trong từ trường ngoài, do chuyển động nhiệt hỗn loạn, các mômen từ của các nguyên tử sắp xếp hoàn toàn hỗn loạn (Hình 5.3), do đó mômen từ tổng cộng của chất thuận từ bằng không. Khi đặt chất thuận từ vào trong từ trường ngoài, trên mỗi nguyên tử có tác dụng một ngẫu lực làm cho mômen từ của nó có khuynh hướng sắp xếp song song với từ trường ngoài (Hình [...]... các chất sắt từ là: 1 Trong phạm vi nhiệt độ xác định, các chất sắt từ có độ từ thẩm μ (do đó cả χm) rất lớn M Ms Hs H Hình 5. 6 Đường cong từ hoá sắt từ 2 Vectơ từ hoá J (và cả vectơ B ) không phụ thuộc tuyến tính vào H (Hình 5. 6) Nói khác đi, hệ số từ hoá (và cả μ) là một hàm số của từ trường H Từ hình 5. 6 ta thấy ban đầu J 15 tăng khá nhanh theo từ trường, tới một giá trị Hs nào đó thì độ từ hoá J đạt... gọi là chu trình từ trễ Như vậy, sự từ hoá sắt từ không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của từ trường ngoài mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của vật liệu Căn cứ vào độ lớn của Hc, người ta chia các chất sắt từ làm hai loại: - Sắt từ mềm có chu trình từ trễ hẹp với lực kháng từ Hc nhỏ - Sắt từ cứng có chu trình từ trễ rộng với lực kháng từ Hc lớn 5 Khi từ hoá chất sắt từ, hình dạng và kích thước của... yếu và mạnh đều có thể được xem là từ hoá đồng nhất 5. 13 Cấu trúc lại lịch sử phát triển của trường địa từ Hiện tượng biến thiên có tính quy luật của trường địa từ được phát hiện và nghiên cứu từ thế kỷ 16 cho rằng trường địa từ biến hoá và từ đó người ta nghĩ rằng có thể tìm hiểu được các giá trị của trường địa từ trong các niên đại đã qua Nếu nghiên cứu sự phát triển của trường địa từ trong khoảng vài... ϕ0 (5. 39) Các cực từ được xác định theo các công thức (5. 39) được gọi là các cực địa từ ảo Hình 5. 19 cho ta hình ảnh của vị các cực địa từ ảo so với cực địa lí Các vị trí này được xác định bằng các công thức (5. 39) cho năm 1 955 tại các đài địa từ khác nhau Lấy giá trị trung bình ta có thể xác định được vị trí cực địa từ trung bình trong các niên đại qua (Hình 5. 19) Một số kết quả nghiên cứu cổ từ Các... sung Bảng 5. 1 Các tính chất từ của một số khoáng vật từ Hằng Công thức hoá số mạng học (nm) Mật độ g/cm3 Điểm JS CGS HC Oe HS Oe Curie o C Magnêtit Fe3O4 0,8396 5, 20 57 8 Unvôspinel Fe2TiO4 0, 853 4,78 -120 Iakobsit MnFe2O4 0, 851 4,87 300 Khoáng vật 92 150 1000 408 25 26 Trêvarit NiFe2O4 0,843 5, 26 58 1 267 Magnêziorit MgFe2O4 0,838 4 ,52 310 110 Hêmatit αFe2O3 0 ,54 2 678 0,2 Ilmênit FeTiO3 0 ,55 4 5, 05, 2 Manhêmit... khối thuận từ vào trong từ trường, khối này bị từ hoá và tạo ra một từ trường riêng bên cạnh trường ngoài Khi khối từ đồng nhất chiếm toàn bộ không gian có từ trường định xứ thì có thể tìm được mối liên hệ giữa từ trường riêng và véc tơ từ hoá J Ta xét một khối từ hình trụ tròn có chiều dài khá lớn, tiết diện S được đặt trong từ trường đồng nhất của một ống dây solênôit dài (Hình 5. 5) Khi đó, từ trường... Hình 5. 9 Chu trình từ trễ Ta nói sắt từ có từ dư và Jr là độ từ hoá dư Đổi chiều từ trường ngoài và tăng dần độ lớn của nó thì độ từ hoá giảm dần, tới giá trị Hc thì sắt từ hoàn toàn bị khử từ, J =0; Hc được gọi là lực kháng từ Nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài đến giá trị −Ha, sắt từ lại được từ hoá, J tăng (theo chiều ngược lại) theo đường cong −H c A Cho từ trường ngoài biến thiên từ − H a đến Ha ta... thanh, i là cường độ mỗi dòng điện Mặt khác theo định nghĩa: J= Momen tõ cña thanh trô Ni Ni = = Sl l ThÓ tÝch thanh (5. 28) Từ đó suy ra : J = H’ (5. 29) Nếu thanh được làm từ chất thuận từ thì J và H cùng chiều nên: J = H J = H' (5. 30) Cảm ứng từ toàn phần bằng tổng các cảm ứng từ B ck tạo bởi cuộn dây từ hoá và cảm ứng từ Bck’ tạo bởi các dòng điện mặt Do đó cảm ứng từ trong vật từ bằng: B = B ck + B'... số này đủ lớn thì mới có thể xem hình trụ này bị từ hoá đồng nhất 29 30 Từ (5. 34) và (5. 35) ta có thể rút ra: J= χ H e = χ ′H e 1 + χN (5. 36) χ được gọi là hệ số từ hoá biểu kiến, đại lượng này khác với hệ số từ 1 + χN hoá χm là hệ số từ hoá thực hay hệ số từ hoá của vật liệu Đại lượng χ' = 5. 12 Sự phụ thuộc của cường độ dị thường từ vào các tính chất từ của đá Tất cả các loại đá có mặt trong thành... cấu trúc và sự tiến hoá của Quả Đất Sau cùng, sự hiểu biết về từ tính của các đá là không thể thiếu được trong sự phát triển lý thuyết và ứng dụng thực tế phương pháp thăm dò từ bởi vì các dị thường từ không phải là cái gì khác mà chính là do các đá mang các tính chất từ khác nhau gây ra 5. 8 Các dạng từ hoá Độ từ hoá J của một chất sắt từ nói chung và của các đá từ nói riêng không chỉ phụ thuộc vào độ . Chương 5. Từ tính của đất đá Tôn Tích Ái Địa từ và thăm dò từ. NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006. Từ khoá: Địa từ và thăm dò từ, Trường từ, Từ tính, Nghịch từ, Thuận từ, Khoáng từ Sắt từ, . trong từ trường ngoài 6 5. 3 Chất nghịch từ, thuận từ trong từ trường 9 5. 3.1 Chất nghịch từ 9 5. 3.2 Chất thuận từ 10 5. 4 Vectơ cảm ứng từ và vectơ từ trường trong vật thể từ 12 5. 5 Chất sắt từ. 5. 6 Phản sắt từ và ferit từ 19 5. 6.1 Phản sắt từ 19 5. 6.2 Ferit từ 20 5. 7 Khái niệm về từ tính của đất đá 20 5. 8 Các dạng từ hoá 21 1 2 5. 9 Các khoáng từ. Tính chất của các khoáng từ